KR20130046150A - 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법은, 지지 기판의 상면에 무기물질을 포함하는 희생층을 형성하는 단계; 0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제를 이용하여 상기 희생층과 플렉서블 기판을 접착시키는 단계; 상기 플렉서블 기판 상에 표시층을 형성하는 단계; 및 상기 지지 기판의 하면으로 레이저를 조사함에 있어서, 상기 희생층의 분리조건과 상기 표시층의 손상조건 사이의 마진이 200 mJ/cm2 이상 되도록 상기 레이저의 세기를 조절하여 상기 희생층과 상기 플렉서블 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법을 포함한다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치 및 그 제조방법{APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING FLEXIBLE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 플렉서블 디스플레이 장치를 제조하는 기술에 관한 것이다.
음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 디스플레이 장치들이 대두되고 있다. 평판 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 유기발광 디스플레이 장치(ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE, OLED) 등이 있다.
한편, 평판 디스플레이 장치는 복수의 박막을 지지하는 지지체로 유리 기판을 이용하고 있다. 유리 기판은 그 두께를 박형화하는데 한계가 있고, 초박형화 했을 경우 내구성 및 유연성이 부족하여 쉽게 파손될 수 있다. 따라서 최근에는 유리 기판 대신에 플라스틱 또는 금속 등의 재료를 이용하여 기판을 제조함으로써, 기판을 초박형화 했을 경우에도 유연성 및 내구성을 확보할 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치가 제조되고 있다.
한편, 고온 및 고압의 제조환경 상, 플렉서블 기판 상에 액티브층, 배선층, 박막 트랜지스터 어레이 및 화소 어레이 등을 포함하는 표시층을 직접 형성하기는 힘들다. 따라서 유리 기판 상에 점착제를 이용하여 플렉서블 기판을 부착시킨 후, 플렉서블 기판 상에 표시층을 형성하고, 고온 및 고압의 공정단계가 종료된 이후에, 유리 기판을 제거하는 방식을 사용하고 있다. 이때, 레이저를 이용하여 유리 기판을 제거하게 되는데, 레이저로 인하여 표시층에 형성된 소자가 손상되는 경우가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 기판을 제거할 때 표시층에 형성된 소자의 손상을 방지할 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지 기판의 상면에 형성된 희생층; 0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제를 통해서, 상기 희생층의 상면에 접착된 플렉서블 기판; 및 상기 플렉서블 기판 상에 형성된 표시층;을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치가 제공된다.
또한, 상기 지지 기판의 하면으로 레이저를 조사할 때, 상기 희생층의 분리조건과 상기 표시층의 손상조건 사이의 마진이 200 mJ/cm2 이상 유지되면서, 상기 희생층과 상기 플렉서블 기판이 분리되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 점착제는 SAM(Self-Assembly Material) 물질 또는 pseudo-SAM 물질을 포함하며,
상기 점착제의 상기 SAM 물질 농도는, 말단 기능기가 수소결합이 가능한 강한 극성(polar)일 경우 0.1% 이하의 농도를 가지며, 말단 기능기가 수소결합이 약한 극성(polar)일 경우 1% 이하의 농도를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표시층은 액티브층, 배선층, 박막 트랜지스터 어레이 및 화소 어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저는 UV 대역의 파장 또는 녹색 가시광 대역의 파장을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지 기판의 상면에 무기물질을 포함하는 희생층을 형성하는 단계; 0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제를 이용하여 상기 희생층과 플렉서블 기판을 접착시키는 단계; 상기 플렉서블 기판 상에 표시층을 형성하는 단계; 및 상기 지지 기판의 하면으로 레이저를 조사함에 있어서, 상기 희생층의 분리조건과 상기 표시층의 손상조건 사이의 마진이 200 mJ/cm2 이상 되도록 상기 레이저의 세기를 조절하여 상기 희생층과 상기 플렉서블 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 점착제는 SAM(Self-Assembly Material) 물질 또는 pseudo-SAM 물질을 포함하며, 상기 점착제의 상기 SAM 물질 농도는, 말단 기능기가 수소결합이 가능한 강한 극성(polar)일 경우 0.1% 이하의 농도를 가지며, 말단 기능기가 수소결합이 약한 극성(polar)일 경우 1% 이하의 농도를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표시층은 액티브층, 배선층, 박막 트랜지스터 어레이 및 화소 어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저는 UV 대역의 파장 또는 녹색 가시광 대역의 파장을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제를 이용하여, 지지 기판을 용이하게 탈착 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 표시층에 형성된 소자의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 희생층의 분리조건과 표시층의 손상조건 사이의 마진을 충분히 확보할 수 있으므로, 플렉서블 디스플레이 장치의 양품 수율을 증가시킬 수 있다.
또한, 말단 기능기가 수소결합이 가능한 강한 극성(polar)일 경우 0.1% 이하의 농도를 가지며, 말단 기능기가 수소결합이 약한 극성(polar)일 경우 1% 이하의 농도를 갖는 SAM 물질을 포함한 점착제를 이용함으로써, 지지 기판을 보다 용이하게 탈착시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1e 는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 공정 단면도들이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법의 실험결과를 나타낸 도면들이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1e 는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 공정 단면도들이다. 도 1a 내지 도 1e 를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
지지 기판(110)의 상면에 무기물질을 포함하는 희생층(120)을 형성한다. 희생층(120)은 레이저가 조사되었을 때, 수소기체를 방출하는 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성될 수 있다. 통상적으로 지지 기판(110)은 유리 재질로 형성된다.
다음으로, 0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제(130)를 이용하여 희생층(120)과 플렉서블 기판(140)을 접착시킨다. 여기에서 점착제(130)의 접착 강도, 즉 0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도는 표시층(150)이 형성되기 이전에 측정된 접착 강도이다. 본 실시예에서 점착제(130)는 SAM(Self-Assembly Material) 물질 또는 pseudo-SAM 물질을 포함할 수 있으며, 점착제(130)의 SAM 물질 농도는, 말단 기능기가 수소결합이 가능한 강한 극성(polar)일 경우 0.1% 이하의 농도를 가지며, 말단 기능기가 수소결합이 약한 극성(polar)일 경우 1% 이하의 농도를 가질 수 있다. 참고적으로 점착제(130)는 유기 물질로 구성될 수 있으며, 솔벤트 및 계면활성제 등을 포함하고 있다.
또한, 플렉서블 기판(140)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Ployethylene Terephthalate, PET), 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리 이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate,PEN), COC(Cyclic olefin Copolymer), SUS(Steel Use Stainless), Acryl 중 어느 하나로 형성될 수 있을 것이다.
다음으로, 플렉서블 기판(140) 상에 표시층(150)을 형성한다. 여기에서 표시층(150)은 상세히 도시되지 않았으나, 액티브층, 배선층, 박막 트랜지스터 어레이 및 화소 어레이를 포함하고 있다. 표시층(150)의 상세한 구분은 본 발명의 기술적 사상과는 관련없는 부분이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 지지 기판(110)의 하면으로 레이저를 조사한다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진이 200 mJ/cm2 이상 되도록 레이저의 세기를 조절하여 희생층(120)과 플렉서블 기판(140)을 분리한다. 본 실시예에서 UV 대역의 파장을 가지는 레이저를 이용하였으며, 특히 355nm 또는 532nm 파장을 갖는 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 참고적으로, 레이저의 파장은 실시예에 따라 달라질 수 있을 것이다.
희생층(120)이 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성되었을 경우, 비정질 실리콘(a-Si:H)은 조사된 레이저에 의해서 수소기체를 방출하게 된다. 따라서 방출된 수소기체로 인하여 희생층(120)과 플렉서블 기판(140) 사이의 계면 접착력이 약화되어 박리작업이 수월하게 된다.
도 1a 내지 도 1e 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치는, 지지 기판(110)의 상면에 형성된 희생층(120)과, 0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제(130)를 통해서 희생층(120)의 상면에 접착된 플렉서블 기판(140)과, 플렉서블 기판(140) 상에 형성된 표시층(150)을 포함한다. 이때, 지지 기판(110)의 하면으로 레이저를 조사하는 경우, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진이 200 mJ/cm2 이상 유지되면서, 희생층(120)과 플렉서블 기판(140)이 분리된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법의 실험결과를 나타낸 도면들이다. 도 2 및 도 3의 실험결과를 참조하여, 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, Amine계 5% 가 사용된 경우, 접착강도는 2.3 N/mm2 로 가장 접착력이 강하다. 접착력이 강하므로, 거의 12.5W(1000 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저를 조사해야지 박리가 가능하게 된다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진이 거의 없으므로, 표시층(150)의 소자가 손상될 수 있다.
다음으로, Amine계 2% 가 사용된 경우, 접착강도는 2.0 N/mm2 이며, 11.5W(920 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저를 조사하면 박리가 가능하다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진은 80 mJ/cm2 이며, 이 조건에서 표시층(150)의 소자는 손상되지 않는다. 참고적으로, 12.5W(1000 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저가 표시층(150)의 손상조건에 해당하므로, 11.5W(920 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저가 조사된 경우, 그 차이에 해당하는 값(80 mJ/cm2)이 희생층의 분리조건과 표시층의 손상조건 사이의 마진에 해당한다.
다음으로, Amine계 0.1% 가 사용된 경우, 접착강도는 1.5 N/mm2 이며, 9.8W(784 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저를 조사하면 박리가 가능하다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진은 216 mJ/cm2 이며, 이 조건에서 표시층(150)의 소자는 손상되지 않는다. 다음으로, Thiol계 0.1% 가 사용된 경우, 접착강도는 1.26 N/mm2 이며, 8.5W(680 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저를 조사하면 박리가 가능하다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진은 320 mJ/cm2 이며, 이 조건에서 표시층(150)의 소자는 손상되지 않는다. 다음으로, Epoxy계 1% 가 사용된 경우, 접착강도는 1.17 N/mm2 이며, 7.52W(602 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저를 조사하면 박리가 가능하다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진은 398 mJ/cm2 이며, 이 조건에서 표시층(150)의 소자는 손상되지 않는다. 다음으로, Amine계 0.05% 가 사용된 경우, 접착강도는 0.56 N/mm2 이며, 6.9W(553 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저를 조사하면 박리가 가능하다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진은 447 mJ/cm2 이며, 이 조건에서 표시층(150)의 소자는 손상되지 않는다. 다음으로, Thiol계 0.05% 가 사용된 경우, 접착강도는 0.34 N/mm2 이며, 6.64(531 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저를 조사하면 박리가 가능하다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진은 469 mJ/cm2 이며, 이 조건에서 표시층(150)의 소자는 손상되지 않는다. 다음으로, Epoxy계 0.1% 가 사용된 경우, 접착강도는 0.30 N/mm2 이며, 6.56(525 mJ/cm2)에 해당하는 세기의 레이저를 조사하면 박리가 가능하다. 이때, 희생층(120)의 분리조건과 표시층(150)의 손상조건 사이의 마진은 475 mJ/cm2 이며, 이 조건에서 표시층(150)의 소자는 손상되지 않는다.
마지막으로, Thiol계 0.005% 가 사용된 경우, 접착강도는 0.17 N/mm2 이다. 이때, 접착력이 너무 약하므로 후속 공정의 진행이 불가능하다. 즉, 접착강도가 너무 약한 경우, 후속공정을 진행할 때 플렉서블 기판(140)이 부착되어 고정되지 못하고 들뜸 현상이 발생한다. 참고적으로, SAM 물질 농도는 말단 기능기가 수소결합이 가능한 강한 극성(polar)일 경우(Amine계 및 Thiol계) 0.1% 이하의 농도를 가지며, 말단 기능기가 수소결합이 약한 극성(polar)일 경우(Epoxy계) 1% 이하의 농도를 가지는 것이 바람직하다.
도 2 및 도 3의 실험결과에 나타난 바와 같이, 0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제를 이용하고, 레이저를 조사시, 희생층의 분리조건과 표시층의 손상조건 사이의 마진이 200 mJ/cm2 이상 유지되면서, 표시층의 소자의 손상없이 희생층과 플렉서블 기판을 안정적으로 분리시킬 수 있다. 참고적으로, 1000 mJ/cm2 이하에 해당하는 세기를 갖는 레이저를 이용하는 것이 바람직하며, 마진이 200 mJ/cm2 이상 되는 것이 가장 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치 및 그 제조방법을 적용할 경우,0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제를 이용하여, 지지 기판을 용이하게 탈착 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 표시층에 형성된 소자의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 희생층의 분리조건과 표시층의 손상조건 사이의 마진을 충분히 확보할 수 있으므로, 플렉서블 디스플레이 장치의 양품 수율을 증가시킬 수 있다. 또한, 말단 기능기가 수소결합이 가능한 강한 극성(polar)일 경우 0.1% 이하의 농도를 가지며, 말단 기능기가 수소결합이 약한 극성(polar)일 경우 1% 이하의 농도를 갖는 SAM 물질을 포함한 점착제를 이용함으로써, 지지 기판을 보다 용이하게 탈착시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110 : 지지 기판
120 : 희생층
130 : 점착제
140 : 플렉서블 기판
150 : 표시층

Claims (9)

  1. 지지 기판의 상면에 형성된 희생층;
    0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제를 통해서, 상기 희생층의 상면에 접착된 플렉서블 기판; 및
    상기 플렉서블 기판 상에 형성된 표시층;을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 기판의 하면으로 레이저를 조사할 때, 상기 희생층의 분리조건과 상기 표시층의 손상조건 사이의 마진이 200 mJ/cm2 이상 유지되면서, 상기 희생층과 상기 플렉서블 기판이 분리되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 점착제는 SAM(Self-Assembly Material) 물질 또는 pseudo-SAM 물질을 포함하며,
    상기 점착제의 상기 SAM 물질 농도는, 말단 기능기가 수소결합이 가능한 강한 극성(polar)일 경우 0.1% 이하의 농도를 가지며, 말단 기능기가 수소결합이 약한 극성(polar)일 경우 1% 이하의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표시층은 액티브층, 배선층, 박막 트랜지스터 어레이 및 화소 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 레이저는 UV 대역의 파장 또는 녹색 가시광 대역의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조장치.
  6. 지지 기판의 상면에 무기물질을 포함하는 희생층을 형성하는 단계;
    0.3 N/mm2 이상에서 1.5 N/mm2 이하의 접착 강도를 가진 점착제를 이용하여 상기 희생층과 플렉서블 기판을 접착시키는 단계;
    상기 플렉서블 기판 상에 표시층을 형성하는 단계; 및
    상기 지지 기판의 하면으로 레이저를 조사함에 있어서, 상기 희생층의 분리조건과 상기 표시층의 손상조건 사이의 마진이 200 mJ/cm2 이상 되도록 상기 레이저의 세기를 조절하여 상기 희생층과 상기 플렉서블 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 점착제는 SAM(Self-Assembly Material) 물질 또는 pseudo-SAM 물질을 포함하며,
    상기 점착제의 상기 SAM 물질 농도는, 말단 기능기가 수소결합이 가능한 강한 극성(polar)일 경우 0.1% 이하의 농도를 가지며, 말단 기능기가 수소결합이 약한 극성(polar)일 경우 1% 이하의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 표시층은 액티브층, 배선층, 박막 트랜지스터 어레이 및 화소 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 레이저는 UV 대역의 파장 또는 녹색 가시광 대역의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
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